混凝土裂縫檢測與修補(bǔ)技術(shù)
2015-06-23
1.前言
發(fā)現(xiàn)混凝土裂縫后應(yīng)首先對裂縫的長度、寬度、形狀、部位進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果判別是否有害裂縫，并認(rèn)真分析原因，最后結(jié)合原因采取可行的修補(bǔ)措施，使得混凝土能夠具有設(shè)計(jì)要求的承載能力，消除質(zhì)量隱患、恢復(fù)使用功能。
2.混凝土裂縫的成因、表現(xiàn)和分類
2.1裂縫成因
混凝土產(chǎn)生裂縫的原因一般是原材料選配不當(dāng)或級(jí)配不良，如：水泥安定性不良或品種選用不當(dāng)，砂過細(xì)，骨料級(jí)配不當(dāng)；混凝土攪拌時(shí)間過短，振搗不良，澆筑速度過快，鋼筋設(shè)置不合理；使用中構(gòu)件承受的荷載不均勻或超出設(shè)計(jì)要求，造成裂縫；氣候過熱或過冷，造成溫度應(yīng)力使得混凝土開裂或受到化學(xué)侵蝕、地震等影響開裂。
2.2裂縫表現(xiàn)和分類
混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，按其成因可分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫，按其表現(xiàn)形式可劃分為靜止裂縫、活動(dòng)裂縫和尚在發(fā)展的裂縫。
（1）結(jié)構(gòu)性裂縫：由外荷載引起的裂縫，其分布及寬度與外荷載有關(guān)。這種裂縫出現(xiàn)，預(yù)示著結(jié)構(gòu)承載力可能不足或者存在其它嚴(yán)重問題。
?。?）非結(jié)構(gòu)性裂縫：由變形引起的裂縫，如溫度變化、混凝土收縮等因素引起的裂縫。這種裂縫對結(jié)構(gòu)的承載能力影響較小。
?。?）靜止裂縫：形態(tài)、尺寸和數(shù)量已穩(wěn)定不再發(fā)展的裂縫。
（4）活動(dòng)裂縫：寬度在現(xiàn)有環(huán)境和工作條件下始終不能穩(wěn)定、易隨著結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力、變形或環(huán)境溫度、濕度變化而時(shí)張、時(shí)閉的裂縫。
?。?）尚在發(fā)展的裂縫：長度、寬度和數(shù)量尚在發(fā)展，但經(jīng)歷一段時(shí)間后發(fā)展將會(huì)終止的裂縫。
裂縫按照寬度可分為微裂縫（寬度小于0.05mm）和宏觀裂縫。宏觀裂縫又可分為：溫度裂縫、荷載裂縫、變形裂縫。一般微裂縫不影響結(jié)構(gòu)使用，我們所說的裂縫一般是指宏觀裂縫。
3.裂縫檢測
3.1裂縫長度檢測
一般以裂縫兩端的實(shí)際走向長度定為裂縫長度，可用鋼尺丈量檢測。
3.2裂縫寬度檢測
一般以裂縫最寬處的尺寸作為裂縫寬度，可用鋼尺、裂縫卡、裂縫讀數(shù)放大鏡逐條測量。
3.3裂縫深度檢測
一般以構(gòu)件表面至構(gòu)件未裂部位的距離尺寸作為裂縫深度，可由鉆芯取樣法、超聲波法（含地質(zhì)雷達(dá)法）和灌注彩色液體法進(jìn)行檢測。
3.4裂縫發(fā)展檢測
混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)展，通過檢測裂縫的數(shù)量增加，裂縫長度、寬度和深度的增大，確定裂縫的發(fā)展。
3.5裂縫長度變化監(jiān)測
在已觀察裂縫兩端，劃線作為裂縫的端點(diǎn)，并在旁邊記上觀測日期，定期進(jìn)行觀察，查看裂縫是否伸出端點(diǎn)，若伸出，表明裂縫長度在伸長變化。
3.6裂縫寬度變化監(jiān)測
在已觀察裂縫最寬的部位做上記號(hào)并粘貼玻璃條（3mm厚）或安裝百分表支座，定期觀察，若玻璃條被拉斷或百分表讀數(shù)顯示裂縫寬度增大，則表明裂縫寬度增大變化。
4.裂縫修補(bǔ)
4.1裂縫修補(bǔ)的作用
?。?）抵御誘發(fā)鋼筋銹蝕的介質(zhì)侵入，延長結(jié)構(gòu)使用壽命；
?。?）通過對混凝土補(bǔ)強(qiáng)保持結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的完整性；
（3）恢復(fù)結(jié)構(gòu)的使用功能，提高其防水、防滲能力；
?。?）消除裂縫對人們形成的心理壓力；
?。?）改善結(jié)構(gòu)外觀。
4.2裂縫修補(bǔ)原則
4.2.1 規(guī)范原則
?。?）可靠性鑒定確認(rèn)必須修補(bǔ)的裂縫，應(yīng)根據(jù)裂縫的種類進(jìn)行修補(bǔ)設(shè)計(jì)，確定修補(bǔ)材料、修補(bǔ)方法和時(shí)間。
?。?）混凝土結(jié)構(gòu)因承載力不足引起的裂縫，除按規(guī)范規(guī)定的適用修補(bǔ)方法進(jìn)行修補(bǔ)外，還應(yīng)采用適當(dāng)?shù)募庸谭椒▽Y(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和加固。
4.2.2技術(shù)原則
?。?）靜止裂縫：可即時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)；依據(jù)裂縫粗細(xì)和干濕環(huán)境選擇修補(bǔ)材料和修補(bǔ)方法。
（2）活動(dòng)裂縫：修補(bǔ)時(shí)，應(yīng)先消除其成因，并觀察一段時(shí)間，確認(rèn)已穩(wěn)定后，再按靜止裂縫的處理方法進(jìn)行修補(bǔ)；對于不能完全消除成因的裂縫，但確認(rèn)對結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的安全性不構(gòu)成危害時(shí)，可使用具有彈性和柔韌性的材料進(jìn)行修補(bǔ)。
?。?）尚在發(fā)展的裂縫：不可即時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)；應(yīng)待裂縫停止發(fā)展后再進(jìn)行適應(yīng)方法的修補(bǔ)或加固。
4.3裂縫修補(bǔ)方法
規(guī)范規(guī)定且工程常用的4種裂縫修補(bǔ)方法如表1所示。根據(jù)工程需要，4種裂縫修補(bǔ)方法可組合使用，以求達(dá)到最好的修補(bǔ)效果。
4.4裂縫修補(bǔ)材料
4.4.1 裂縫灌縫膠（注射劑）材料
裂縫灌縫膠（注射劑）材料主要采用改性環(huán)氧樹脂、改性丙稀酸樹脂和改性聚氨酯類材料制成。
4.4.2 裂縫注漿材料
聚合物水泥漿的聚合物材料有天然或合成橡膠漿、熱塑性或熱固性聚合物樹脂（主要為不飽和聚酯樹脂和環(huán)氧樹脂等）及水溶性聚合物（包括纖維素衍生物─基甲纖維素（MC）、聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯鹽─聚丙烯酸鈣和糠醇等）。其摻入量為水泥質(zhì)量的5～25％。
4.4.3 裂縫封閉材料
?。?）裂縫一般封閉主要采用環(huán)氧樹脂材料；
?。?）裂縫表面封護(hù)增強(qiáng)材料，主要采用E型和S型GF布、CF布及其配套的膠粘劑。
4.4.4 活動(dòng)裂縫修補(bǔ)材料
（1）主要采用無流動(dòng)性的有機(jī)硅酮、聚硫橡膠、改性丙烯酸酯、聚氨酯等柔性的嵌縫密封膠類修補(bǔ)材料。
?。?）活動(dòng)裂縫修補(bǔ)材料還可用于混凝土與其它材料接縫界面干脆性裂隙的封堵。
4.4.5 潮濕環(huán)境裂縫修補(bǔ)材料
?。?）含水率＞8％的混凝土構(gòu)件，裂縫修補(bǔ)材料應(yīng)選用能在水中固化的親水型環(huán)氧樹脂類材料制成的封縫膠、灌縫膠、注漿料及粘貼纖維布的配套膠；
（2）含水率＞8％的混凝土構(gòu)件，有條件干燥使其含水率下降時(shí)，可選用一般的通用型環(huán)氧樹脂類材料制成的裂縫修補(bǔ)材料。
4.5裂縫修補(bǔ)施工技術(shù)
4.5.1表面封閉施工技術(shù)
4.5.1.1涂刷樹脂膠液表面封閉施工技術(shù)
?。?）先對裂縫封閉范圍的混凝土表面采用手提砂輪機(jī)打磨除去表層污漬，打磨范圍應(yīng)超出裂縫四周各200mm，打磨至露出混凝土新面，經(jīng)檢查合格后，再用吹風(fēng)機(jī)或空壓機(jī)吹風(fēng)清潔，并用丙酮涂刷或擦拭進(jìn)一步清潔裂縫封閉范圍的混凝土表面。
?。?）按照設(shè)計(jì)或產(chǎn)品說明書要求配兌環(huán)氧樹脂封縫膠，用毛刷或膠輥粘膠涂刷于要求裂縫封閉的混凝土表面。封縫膠應(yīng)分兩次縱橫向涂刷，后次縱向（或橫向）涂刷應(yīng)在前次橫向（或縱向）涂刷膠液成膜并指觸干燥時(shí)進(jìn)行。每次涂刷應(yīng)細(xì)密重迭和均勻，保證涂刷膠液不流淌或流淌后應(yīng)即時(shí)補(bǔ)刷，膠液固化后膠膜均勻、密實(shí)封閉裂縫。
4.5.1.2 刮涂樹脂膠泥表面封閉施工技術(shù)
?。?）先對裂縫封閉范圍的混凝土表面打磨除去表層污漬，打磨范圍應(yīng)超出裂縫四周各200mm，打磨至露出混凝土新面為止，然后吹風(fēng)清潔和用丙酮擦拭清潔干凈混凝土表面。
（2）按照設(shè)計(jì)要求配制環(huán)氧樹脂膠泥，每次配兌的膠泥數(shù)量以1小時(shí)內(nèi)能刮涂施工完畢為宜，配好的膠泥的黏稠度，應(yīng)既便于施工，又能保證工程質(zhì)量。
?。?）采用灰刀和刮板將膠泥均勻、密實(shí)地刮涂和抹壓在裂縫封閉范圍的混凝土表面，膠泥應(yīng)縱橫向刮涂和反復(fù)抹壓，刮涂、抹壓次數(shù)不小于3次；第一次刮涂、抹壓的方向應(yīng)垂直于裂縫走向，使盡可能多的膠泥抹壓進(jìn)入裂縫內(nèi)部，并與混凝土粘接牢固；膠泥固化（硬化）后膜層應(yīng)密實(shí)和均勻，無裂縫和孔洞。
?。?）封縫膠泥硬化后，構(gòu)件表面應(yīng)打磨平順。
4.5.1.3 粘貼纖維布表面封閉施工技術(shù)
?。?）先對裂縫封閉范圍的混凝土表面打磨除去污漬表層并使打磨后的混凝土新面堅(jiān)實(shí)、平順，打磨范圍應(yīng)超出裂縫四周各250mm，然后吹風(fēng)清潔和用丙酮擦拭清潔干凈混凝土表面。
?。?）按粘貼纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求，先涂刷高強(qiáng)度、低粘度的底膠，并使底膠盡可能多地滲入裂縫中，凝膠后再用找平膠配兌膠泥修補(bǔ)整平封閉范圍的混凝土表面，凝膠后再一次打磨平順并吹風(fēng)清潔干凈。
?。?）選擇GF布或及與其配套的浸漬膠，將纖維布粘貼于裂縫封閉范圍的混凝土表面，要求纖維方向垂直于裂縫走向，纖維布與混凝土應(yīng)密貼并張緊，纖維布超出裂縫四周每邊均不少于200mm，纖維布自身搭接長度不小于100mm。
（4）纖維布粘貼完畢后應(yīng)在其表面再涂刷一遍浸漬膠，并灑布一層石英砂，便于纖維布固化后在其上涂抹水泥漿或灰漿等其它飾面層，自檢合格后報(bào)工程監(jiān)理和質(zhì)監(jiān)單位檢查驗(yàn)收。
4.5.2 灌縫膠注射修補(bǔ)施工技術(shù)
?。?）騎縫打磨裂縫范圍的混凝土表面并吹風(fēng)清潔干凈，打磨范圍應(yīng)超出裂縫四周各50～100mm。
?。?）騎縫粘貼固定專用注射器的BC基座，要求基座中心對準(zhǔn)裂縫中心，基座間距一般為200～400mm（即每延米裂縫粘貼3～6個(gè)），基座間裂縫表面刮涂環(huán)氧樹脂膠泥或粘貼GF布進(jìn)行嚴(yán)密封閉防止壓注時(shí)灌縫膠從基座間裂縫中溢出。
?。?）按設(shè)計(jì)要求和產(chǎn)品說明書要求配兌干燥型或潮濕型灌縫膠，每次配兌的灌縫膠數(shù)量以一次壓注完膠液不在注射器內(nèi)發(fā)熱、變稠和凝膠為限，做到專人配兌、專人檢核、稱量準(zhǔn)確、攪拌充分、即配即用。
?。?）先將灌縫膠吸入注射器并用活動(dòng)卡條固定，再將注射器裝入BC基座擰緊固定，全部注射器安裝完畢后松開固定卡條，使灌縫膠在注射器配套專用壓力筋作用下低速低壓連續(xù)自動(dòng)地將灌縫膠源源不斷地壓入裂縫深處，一個(gè)注射器的灌縫膠注射完畢，立即換上另一個(gè)預(yù)先吸滿灌縫膠的注射器繼續(xù)壓注，直至裂縫完全灌滿為止。
?。?）灌縫膠固化8小時(shí)后撤除注射器，剔除封縫膠泥或封縫GF布，用手提砂輪機(jī)打磨平順并吹風(fēng)清潔干凈，自檢后報(bào)工程監(jiān)理和質(zhì)監(jiān)單位檢查驗(yàn)收。
4.5.3 壓力注漿修補(bǔ)施工技術(shù)
?。?）注漿孔分為直接在裂縫表面固定注漿嘴（適用于一般結(jié)構(gòu)縫深≤1.2m的裂縫）和鉆孔埋管兩種。鉆孔埋管方式又分為騎縫孔（適用于縫深1～2m的裂縫）和穿縫斜孔（適用于深層裂縫）兩種。
?。?）鉆孔埋管方式如圖三所示，鉆孔的孔徑為Φ20，孔深為100～150mm，孔距為800～1000mm，為避免鉆孔底部偏離縫面，管底距孔底要保留1/3孔深距離，即灌漿管僅埋入孔深的2/3左右，并防止砂漿堵孔。
（3）注漿嘴設(shè)置間距一般為200～500mm，應(yīng)設(shè)置在裂縫交叉點(diǎn)，裂縫較寬處和端部；注漿嘴或埋管固定好后，其間裂縫用環(huán)氧樹脂膠泥或GF布進(jìn)行封縫。
（4）進(jìn)行壓漿設(shè)備的適用性檢查和試壓，保證其流動(dòng)度和適應(yīng)性，試壓在封縫膠泥或GF布固化后進(jìn)行。若試壓氣壓達(dá)到0.5MPa時(shí)某注漿嘴仍不通氣，則說明該部位與其它壓漿嘴未連通，應(yīng)重新埋設(shè)注漿嘴，并縮短注漿嘴的間距；若封縫處肥皂水鼓泡，則說明該處漏氣，封縫不嚴(yán)密，應(yīng)重新封縫。在壓氣檢測中應(yīng)注意吹凈縫內(nèi)及孔內(nèi)灰塵及粉末。
?。?）按照設(shè)計(jì)要求試配小批量注漿料送監(jiān)理和質(zhì)監(jiān)單位試驗(yàn)檢測合格后，正式配兌大批量注漿料，按設(shè)計(jì)壓力對各壓漿嘴逐個(gè)進(jìn)行壓漿。豎向裂縫壓漿時(shí)，應(yīng)按從下向上順序進(jìn)行；對板面貫穿性裂縫，宜從下向上注漿。
?。?）注漿過程中出現(xiàn)下列標(biāo)志之一者，均表明裂縫處注漿飽滿，可轉(zhuǎn)入下一個(gè)注漿嘴繼續(xù)注射，直至整條裂縫注滿為止：
1）在注漿壓力下，上部注漿嘴有漿液流出，應(yīng)及時(shí)以膠泥或堵頭堵孔封閉上部注漿嘴，并維持原工作壓力1～2min；
2）當(dāng)存留在注漿器中的漿液（不得發(fā)熱、變稠）5min內(nèi)未見注入，或吸漿率小于0.05L/min；
（7）裂縫內(nèi)的注漿料全部凝固后，撤除壓漿嘴，剔除封縫膠泥或GF布并打磨平順、吹風(fēng)清潔干凈。
?。?）深層裂縫注漿，一般情況下騎縫孔和穿縫斜孔兩種鉆孔并用。此時(shí)，騎縫孔先作排水、排氣用，待穿縫斜孔灌漿后，再灌騎縫孔。
4.5.4 填充密封修補(bǔ)施工技術(shù)
?。?）沿裂縫走向按設(shè)計(jì)和規(guī)范規(guī)定的剖面尺寸騎縫鑿槽或切槽，鑿槽或切槽應(yīng)延伸過裂縫末端，槽的端頭應(yīng)做成弧形，以避免該處應(yīng)力集中。鑿槽或切槽完成后，應(yīng)吹風(fēng)清潔干凈。
?。?）當(dāng)設(shè)置隔離層時(shí)，槽底隔離材料應(yīng)采用不吸潮膨脹、且不與彈性密封材料及結(jié)構(gòu)材料相互發(fā)生反應(yīng)的材料，隔離材料應(yīng)緊貼槽底。
?。?）采用圖五的構(gòu)造來處理活動(dòng)裂縫或尚在發(fā)展的裂縫時(shí)，填入槽中的彈性密封材料宜低于構(gòu)件表面高度。
?。?）采用微膨脹水泥砂漿、聚合物砂漿或細(xì)石混凝土填縫時(shí)，先用水潤濕槽內(nèi)壁及周邊，然后再填入灌縫材料，表面抹壓平整后，注意養(yǎng)護(hù)，以免表面出現(xiàn)裂縫
（5）采用改性環(huán)氧樹脂或彈性填縫材料填縫時(shí)，填實(shí)后應(yīng)粘貼GF布或CF布等增強(qiáng)纖維布封閉其表面，保護(hù)填縫料不壓壞和碎裂溢出。
5. 裂縫修補(bǔ)質(zhì)量控制
5.1 材料質(zhì)量控制
?。?）裂縫注射、注漿修補(bǔ)材料的質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能指標(biāo)，其它材料的質(zhì)量性能應(yīng)滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求。
?。?）裂縫修補(bǔ)材料應(yīng)有產(chǎn)品合格證和質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告，產(chǎn)品合格證應(yīng)有出廠日期、數(shù)量、規(guī)格、保質(zhì)期，嚴(yán)禁使用過期及無合格證的材料；質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告應(yīng)由有檢測資質(zhì)的單位出具，并能反映出是該批材料的質(zhì)量指標(biāo)。
?。?）裂縫修補(bǔ)材料進(jìn)場后，應(yīng)按規(guī)定及時(shí)進(jìn)行見證抽樣復(fù)檢，復(fù)檢不合格的材料不準(zhǔn)使用，檢驗(yàn)合格批準(zhǔn)進(jìn)場使用的材料，應(yīng)在干燥、清潔、遠(yuǎn)離高溫的環(huán)境下存放，并具有明顯的標(biāo)識(shí)。
?。?）封縫膠、灌縫膠、注漿料和填縫料應(yīng)由專人配制，配比及稱量應(yīng)由第二人檢驗(yàn)復(fù)核，并應(yīng)有每次配料的稱量記錄，以便出現(xiàn)問題時(shí)查找原因。
5.2 施工質(zhì)量控制
?。?）裂縫修補(bǔ)實(shí)行全程質(zhì)量控制，施工現(xiàn)場管理有相應(yīng)的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、健全的質(zhì)量管理體系、施工質(zhì)量控制和檢驗(yàn)制度，使建設(shè)單位、監(jiān)理單位和施工單位人員有章可循。
?。?）裂縫修補(bǔ)施工，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程要求，結(jié)合工程內(nèi)容和施工環(huán)境制定切實(shí)可行的施工組織設(shè)計(jì)和施工技術(shù)方案。對涉及結(jié)構(gòu)安全和人員安全的內(nèi)容，應(yīng)有明確的規(guī)定和相應(yīng)的措施。
（3）施工單位嚴(yán)格按照有關(guān)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)審批的施工組織設(shè)計(jì)、施工技術(shù)方案進(jìn)行施工，并有完整的施工記錄和質(zhì)檢記錄；每道工序完成應(yīng)按規(guī)定檢查驗(yàn)收，檢驗(yàn)合格方可轉(zhuǎn)入下道工序施工。
?。?）裂縫修補(bǔ)施工環(huán)境的溫度，應(yīng)滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，并避免在烈日、雨雪、風(fēng)沙天氣條件下施工，以減少環(huán)境對質(zhì)量的不利影響。
5.3 施工質(zhì)量檢驗(yàn)
?。?）對影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件承載力的裂縫（結(jié)構(gòu)性裂縫）修補(bǔ)后，必須進(jìn)行檢測確定修補(bǔ)質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。
（2）裂縫表面封閉修補(bǔ)后，封縫膠膜、膠泥層和纖維布應(yīng)均勻、平整、不出現(xiàn)裂縫、孔洞和脫落，粘貼纖維布的寬度允許偏差為-3～+5mm，長度允許偏差為-5～+10mm，中心線允許偏差為±5mm。
?。?）裂縫注射灌縫膠修補(bǔ)后，固化期達(dá)到7d時(shí)，可采用取芯法檢驗(yàn)壓注修補(bǔ)質(zhì)量，芯樣檢驗(yàn)采用劈裂抗拉強(qiáng)度測定方法。檢驗(yàn)結(jié)果符合下列條件之一時(shí)為符合設(shè)計(jì)要求：
1）沿裂縫方向施加的劈力，其破壞應(yīng)發(fā)生在混凝土部分（即內(nèi)聚破壞）；
2）破壞雖有部分發(fā)生在界面上，但其破壞面積不大于破壞總面積的15％。
?。?）裂縫壓力注漿法修補(bǔ)后，可采用超聲波法進(jìn)行檢測，并與壓漿前的超聲檢測結(jié)果對比（前后波形變化）確定壓漿修補(bǔ)效果。
（5）裂縫填充密封修補(bǔ)后，不僅要檢驗(yàn)表面纖維布封閉保護(hù)效果，還要檢查隔離層，填充料施工的隱蔽工程驗(yàn)收記錄，綜合評定裂縫修補(bǔ)質(zhì)量。
